Bài giảng : CƠ SỞ ĐO LƯỜNG ĐIỆN TỬ part 10 doc

www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 199
Cầu cân bằng khi:
VD: Mạch cầu chữ T dùng đo L
Điều kiện cân bằng:
0
21
=+= III
&&&
0
.
21
21
21
=+⇒∞=
+
⇒
tdtd
tdtd
tdtd
ZZ
ZZ
ZZ
&&
&&
&&
Hình 9-6
r
x

⎪
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎪
⎨
⎧
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω
+ω
=+
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω
+ω

=
⇒
x
x
x
x
x
x
x
L
r
CL
C
C
L
r
CL
r
R
2
2
2
1
2
2
224
1
1
2
1

(*)
0
112
1
22
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
ω+
ω+ω
−
ω
+ Cj
LjrCCj
R
xx
C
1
: tụ mẫu
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 200

Khi ở tần số cao,cho
Từ (*),(**) ta có:
Khi C
1
<<C:
Đặc điểm: có thể dùng đo L ở cao tần tới f = 30MHz
Ưu điểm: giữa nguồn CC, đồng hồ chỉ thị, trở kháng cần đo có 1 điểm chung nối
đất
Æbọc kim đơn giản hơn, tần đoạn cao hơn
Nhược điểm: giới hạn đo bị hạn chế theo trị số của vật mẫu
xx
Lr
22
ω<<
(**)
()
()
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
+
≈
+ω
≈
1
2

1
2
2
2
1
CC
RC
r
CC
L
x
x
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
⎨
⎧
≈
ω
≈
4
2
1
2
R
r
C
L

x
x
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 201
9.3. Phương pháp mạch cộng hưởng
Nguyên lý: dựa trên hiệu ứng cộng hưởng của mạch dao động.
Đặc điểm: độ chính xác cao, sai số: 2-5%
Nguyên nhân sai số:
+ xác định không chính xác vị trí điểm cộng hưởng của mạch điện
+ tần số bộ tạo dao động không ổn định
+ ảnh hưởng của các thông số điện kháng tạp tán trong mạch đo
9.3.1. Đo điện dung (C)
-L
m
, C
x
tạo thành khung dao động.
-Hỗ cảm giữa cuộn cảm L
m
và cuộn
cảm thuộc bộ dao động phải rất nhỏ.
-Mạch cộng hưởng ở tần số:
Hình 9-7
m
xm
CL
f

π
=
2
1
0
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 202
-Sai số phụ thuộc vào:
+ Độ chính xác của việc xác lập điểm cộng hưởng (do thiết bị chỉ thị)
+ độ ổn định của tần số máy phát
+ độ chính xác của điện cảm mẫu (L
m
), độ lớn của điện dung kí sinh (C
ks
)
-Cách loại bỏ C
ks
: sử dụng phương pháp thế
m
x
Lf
C
2
0
2
4
1

π
=⇒
* C
x
< C
m max
:
Mắc C
m
vào mạch, điều chỉnh tần số
của bộ tạo dao động để có cộng hưởng
ksm
CCC +=
∑
1
Giữ nguyên tầnsốđó, mắc điện dung cần đo C
x
// C
m
rồi điềuchỉnh C
m
để có
cộng hưởng.
ksxm
CCCC
+
+=
∑
2
C

x
C
ks
m
Hình 9-8
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 203
không phụ thuộc C
ks
* C
x
>= C
m max
:
21 mmx
CCC −=⇒
Thực hiện phép đo 2 lần ở cùng tần số
cộng hưởng và L
m
không đổi.
Lần1: CM ở vị trí 1; điều chỉnh tần số
của bộ tạo dao động để có cộng hưởng
Lần 2: CM ở vị trí 2; điều chỉnh C
m
để
có cộng hưởng (f
0

không đổi)
ksm
CCC +=
∑
1
m
C
ks
1
2
Hình 9-9
12
21
2
2
.
mm
mm
x
ks
xm
mx
CC
CC
C
C
CC
CC
C
−

=⇒
+
+
=
∑
không phụ thuộc C
ks
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 204
9.3.2. Đo điện cảm (L)
- Tương tự phép đo điện dung, mạch cộng hưởng gồm điện dung mẫu C
m
và
điện cảm cần đo (L
x
).
- Cách giảm sai số do sự không ổn định của C
m
: phương pháp thế
m
x
Cf
L
2
0
2
4

1
π
=
Hình 9-10
Thựchiện2 lần đo, tầnsố củabộ
tạodao động đượcgiữ cốđịnh
trong cả 2 lần đo
Lần1: nối L
x
vào mạch, điều
chỉnh C
m
để có cộng hưởng (C
m1
)
Lần2: nối L
m
vào vị trí củaL
x
,
điều chỉnh C
m
để có cộng hưởng
(C
m2
)
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1

Trang 205
Nếu C
ks
nhỏ hơn C
m1
, C
m2
nhiều lần thì:
Sai số của phép đo:
Chọn thì
Æ sai số của phép đo điện cảm phụ
thuộc chủ yếu vào độ chính xác của L
m
21
0
11
mmmx
CLCL
==ω
1
2
m
m
mx
C
C
LL =⇒
12 mmmx
CCLL
δ

−
δ+δ=δ
xm
LL ≈
0
12
≈
δ
−
δ
mm
CC
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 206
9.3.3. Đo điện trở (R)
Phương pháp thay đổi điện dung:
Khi mạch có cộng hưởng:
C
0
: điện dung khi có cộng hưởng
C
1
, C
2
là trị số điện dung ở hai phía của C
0
ứng với:

Hình 9-11
2
2
2
1
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
ω
−ω+
=
C
LR
R
I
I
ch
C
L
ω
=ω
1
2
0
21
2
1

C
CC
R
−
ω
=⇒
707,0
1
==
I
2
ch
I
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 207
Phương pháp thay đổi tần số:
Điều kiện còn có thể đạt được bằng cách thay đổi tần
số của bộ tạo dao động. Các tần số tương ứng:
707,0
2
1
==
ch
I
I
021
,,

ω
ω
ω
Hình 9-12
2
021
ω=ωω
2
0
21
2
1
ω
ω−ω
=⇒
C
R
Sai số: phụ thuộc vào mức độ xác định chính
xác hiệu số điện dung (phương pháp thay đổi
điện dung), hiệu số tần số (phương pháp thay
đổi tần số)
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 208
Phương pháp dùng điện trở mẫu:
B1: nối tắt điệntrở mẫuR
0
, điều

chỉnh tầnsố củabộ dao động cho
mạch cộng hưởng. I
1
là dòng điện
trong mạch cộng hưởng.
e
c/ứng
= I
1
(R
x
+ R
M
)
B2: nối R
0
, điềuchỉnh tầnsố của
Hình 9-13
L
R
x
bộ dao động cho mạch cộng hưởng. I
2
là dòng điện trong mạch cộng hưởng.
e
c/ứng
= I
2
(R
x

+ R
M
+ R
0
)
Sức điện động cảm ứng trong cả 2 lần đo là bằng nhau, do đó:
I
1
(R
x
+ R
M
) = I
2
(R
x
+ R
M
+ R
0
)
chú ý: chọn đồng hồ đo có R
M
nhỏ
Mx
R
II
RI
R −
−

=
21
02
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 209
9.3.4. Đo hệ số phẩm chất (Q)
R
L
: trị số điện trở của cuộn dây ở tần số đo
Dùng Q mét để đo hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng, của cuộn dây, của tụ
điện,
Sơ đồ khối cấu tạo của Q mét:
L
R
L
Q
ω
=
Hình 9-14
V
1
V
2
L
x
R
x

C
x
U
1
U
2
C
m
Bộ tạo
dao động
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 210
- Quá trình đo được tiến hành nhờ thay đổi C
m
(hoặc tần số bộ tạo dao động)
để mạch cộng hưởng,
-Khi cócộng hưởng vôn mét V
2
chỉ giá trị cực đại:
với
-Giữ U1 cố định
Æ Thang độ của vôn mét điệntửđượckhắc độ theo trị số Q.
- Ngoài đo Q, Q mét còn dùng để đo R, L, C, tgδ,
x
m
L
C

2
1
ω
=
m
C
I
U
ω
=
2
x
R
U
I
1
=
xx
x
Q
U
R
LU
U
1
1
2
=
ω
=⇒

1
2
U
U
Q
x
=⇒
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 211
-VD: thay cuộn cảm mẫu (L
m
) vào vị trí L
x
; chuyển tụ xoay mẫu về vị trí giá
trị đại C
m1
, điều chỉnh tần số để mạch cộng hưởng. Vôn mét V
2
chỉ giá trị Q
1
.
-Mắc C
x
// C
m
, giảm giá trị của C
m

để mạch có cộng hưởng (C
m2
). Vôn mét
V
2
bây giờ chỉ giá trị Q
2
.
-Tần số bộ tạo dao động được giữ cố định trong cả 2 lần đo, ta có:
C
x
= C
m1
–C
m2
-Sai số củaQ mét:
+sai số do tầnsố củabộ tạodao động không ổn định
+sai số của đồng hồđo dòng điện và Vôn mét điệntử
+sai số khắc độ củaC
m
+sai số do các điện dung, điệncảm kí sinh củadây nối
1
21
21
21
.
m
mm
x
C

CC
QQ
QQ
Q
−
−
=
x
x
Q
tg
1
=δ
,
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1
Trang 212
9.4. Đo tham số mạch dùng phương pháp hiệnsố
Ưu điểm: dễ đọc, thực hiện đo nhanh và có độ chính xác cao.
Máy đo R,C loại hiệnsố: dựa trên nguyên lí biến đổi thời gian - xung
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện
DAM
SS K BDX HTS
DK
R
x
C
m

U
0
/e
TXC
CM
f
0
1
2
Hình 9-15
DAM
SS K BDX HTS
DK
R
x
C
m
U
0
/e
TXC
CM
f
0
1
2
Hình 9-15
www.ptit.edu.vn
GIẢNG VIÊN: Ths. TrầnThụcLinh
BỘ MÔN: KTĐT - KHOA KTĐT1

Trang 213
Hoạt động:
-CM ở vị trí 1; tụ C
m
đượcnạp đếnU
0
trướcthời điểmkhởi động (t
1
)
-Ở thời điểmt
1
, CM ở vị trí 2; đồng thời bộđiều khiểnmở khoá K, quá trình
đếm xung bắt đầu. C
m
phóng điện qua R
x
và giảmdần theo qui luậthàmmũ:
N
x
: số xung bộđếm đếm được trong khoảng thời gian t
2
-t
1
Thay R
x
bằng R
m
, C
m
bằng điện dung cần đo C

x
, ta có máy đo điện dung loại
hiện số
()
0
012
0
12
fCRN
ftt
T
tt
N
mxx
x
=⇒
−=
−
=
12
1
0
0
ttCRt
ee
e
U
eUU
mxp
CR

t
CR
t
p
mx
p
mx
p
−==⇒
=⇒
==
−
−
−
t
U
U
0
/e
t
1
t
2
U
0
Chương 9. Đo các tham số củamạch điện